【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤水听器，具体是一种光纤水听器阵列远程传输系统及方法。
技术介绍
1、声波是目前已知的唯一能在海洋中进行远程传播的能量辐射形式，光纤水听器是以光纤为传输和传感媒介并利用海洋中传播的声波对目标进行感知、定位和识别的水声传感器。海底固定阵系统是光纤水听器阵列的重要应用形式之一。近年来，海底固定阵系统逐步由近海向深远海发展，且随着水下目标减振降噪技术的不断提升以及对探测距离和精度要求的不断提高，海底固定阵系统中光纤水听器阵列的规模不断扩大，单条光纤水听器阵列中传感器数量由几十扩展至几百，离岸传输距离也由几十公里扩展至几百公里。
2、光纤水听器阵列一般采用波分复用、时分复用和空分复用的组阵方式。随着海底固定阵系统向深远海发展，通常优先通过增加波分，其次增加时分，最后增加空分的方式扩大光纤水听器阵列的规模。增加时分，会降低光发射单元询问光脉冲的占空比，不利于入纤光功率的提高，并且光接收单元解调过程中噪声混叠会更加严重。增加空分，系统复杂度和成本会随之成倍增加。通过引入粗波分复用器件，可很大程度上减少增加波分引入的光纤水听器阵列光学损耗，对系统的影响最小，但增加波分意味着系统光学带宽变大，光放大的增益平坦度较难控制，影响波长通道性能的一致性。
3、以单空分复用256阵元的光纤水听器阵列为例，若采用32波分×8时分的复用方式，波长通道间隔0.8nm，系统光学带宽在25nm左右，系统光学损耗在30db左右。当海底固定阵系统的离岸光传输距离超过150km时，即使采用衰减系数为0.152db/km的g.654
4、传统地，基于分布式拉曼光放大技术和远程泵浦光放大技术的无中继传输系统支持的系统光学损耗约为60db～70db，且远程泵浦光放大技术受限于泵浦光的受激拉曼散射效应及其传输衰减，放大距离和放大性能均受限，无法满足密集波分复用光纤水听器阵列离岸超过150km的远程宽带光传输需求。
5、为保证海底固定阵系统对微弱声信号的探测能力，需对远程传输的宽带模拟光信号进行有效地均衡放大。因此，需要一种传输系统，既能实现宽带模拟光信号远程高增益低噪声光放大，突破传统光放大方法在传输距离上的限制，又能实现宽带模拟光信号放大过程中增益平坦的控制，保证波长通道性能的一致性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种光纤水听器阵列远程传输系统及方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出了一种光纤水听器阵列远程传输系统，用于光纤水听器阵列离岸超过150km的远程宽带光传输，所述系统包括：干端的光发射模块、光接收模块、拉曼泵浦单元和状态管理单元，及湿端的中继放大器和光纤水听器阵列；
3、所述光发射模块，用于将功率预加重的下行多波长激光脉冲进行功率放大后由传输光纤l1输入中继放大器；
4、所述光接收模块，用于对经传输光纤l4输入的上行多波长干涉光信号进行预放大及处理，还原声场信息；
5、所述中继放大器，用于对由传输光纤l1输入的下行多波长激光脉冲进行远程高增益低噪声光放大后由传输光纤l2输入光纤水听器阵列；还用于对由传输光纤l3输入的上行多波长干涉光信号进行远程高增益低噪声光放大后经传输光纤l4至光接收模块；
6、所述拉曼泵浦单元，通过与传输光纤l4光耦合连接，输出多波长拉曼泵浦光，用于在传输光纤l4中将中继放大器输出的上行多波长干涉光信号进行反向分布式光纤拉曼放大，提高增益平坦度；
7、所述状态管理单元与光发射模块、光接收模块、拉曼泵浦单元信号连接，用于为拉曼泵浦单元配置不同波长拉曼泵浦激光功率，还用于对系统的运行状态进行监测；
8、所述光纤水听器阵列，用于接收由传输光纤l2输入的下行多波长激光脉冲，还用于输出携带声场信息的多波长干涉光信号至传输光纤l3。
9、优选的，所述中继放大器包括下行放大单元和上行放大单元。
10、优选的，所述光发射模块包括光发射单元和功率放大器；其中，
11、所述光发射单元，用于实现功率预加重的多波长激光脉冲的输出；
12、所述功率放大器的输入端与光发射单元的输出端光纤连接，功率放大器的输出端通过传输光纤l1与中继放大器中下行放大单元的输入端连接，用于将功率预加重的多波长激光脉冲功率放大后注入所述传输光纤l1。
13、优选的，所述光接收模块包括：前置放大器和光接收单元，其中，
14、所述前置放大器的输出端与光接收单元的输入端光纤连接，前置放大器的输入端通过传输光纤l4与中继放大器中上行放大单元的输出端连接，用于提高光接收单元的接收灵敏度；
15、所述光接收单元，用于实现对多波长干涉光信号的解波分复用、光功率调节、光电转换、模数转换及数字化解调，还原声场信息。
16、优选的，所述系统还包括远程供电单元，通过电导体l5与中继放大器连接，通过信号连接状态管理单元，所述远程供电单元为高压恒流源，用于实现远程供电。
17、优选的，所述传输光纤l1、传输光纤l2、传输光纤l3、传输光纤l4和电导体l5均集成于海底光缆中，其中，传输光纤l1、传输光纤l2、传输光纤l3和传输光纤l4实现光传输，为g.654.c光纤或g.654.d光纤；电导体l5实现电传输。
18、优选的，所述传输光纤l1和传输光纤l4的长度相等，传输光纤l2和传输光纤l3的长度相等；且传输光纤l1和传输光纤l2的长度之和与传输光纤l3和传输光纤l4的长度之和相等。
19、优选的，所述拉曼泵浦单元，输出以下三种形式之一的多波长拉曼泵浦激光：14xxnm波段的激光，或13xx nm和14xx nm两个波段的激光，或12xx nm、13xx nm和14xx nm三个波段的激光。
20、优选的，所述功率放大器、前置放大器和中继放大器采用掺铒光纤放大器、镱铒共掺光纤放大器或其它类型的掺杂介质光放大器。
21、另一方面，本专利技术提出了一种远程传输方法，所述方法通过如上述光纤水听器阵列远程传输系统实现。
22、与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
23、1、本专利技术应用低损耗传输光纤技术降低长距离传输光纤的损耗，延长系统传输距离；
24、2、本专利技术应用远程中继光放大技术对下行多波长激光脉冲和上行多波长干涉光信号实现远程高增益低噪声放大，补偿远程传输光纤和光纤水听器阵列的损耗，突破传统光放大方法在传输距离上的限制；
25、3、本专利技术应用光纤分布式拉曼光放大技术对多波长干涉光信号在传输光纤中进行分布式拉曼光放大，通过调节各波长拉曼泵浦激光功率优化系统宽带模拟光信号放大的增益平坦度，保证波长通道性能一致性的同时改善接收干涉光信号质量，提高对水下微弱声信号的探测能力，并大幅延长海底固定阵系统的传输距离。
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1.一种光纤水听器阵列远程传输系统，用于光纤水听器阵列离岸超过150km的远程宽带光传输，其特征在于，所述系统包括：干端的光发射模块、光接收模块、拉曼泵浦单元和状态管理单元，及湿端的中继放大器和光纤水听器阵列；
2.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述中继放大器包括下行放大单元和上行放大单元。
3.根据权利要求2所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述光发射模块包括光发射单元和功率放大器；其中，
4.根据权利要求2所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述光接收模块包括：前置放大器和光接收单元，其中，
5.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述系统还包括远程供电单元，通过电导体L5与中继放大器连接，通过信号连接状态管理单元，所述远程供电单元为高压恒流源，用于实现远程供电。
6.根据权利要求5所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述传输光纤L1、传输光纤L2、传输光纤L3、传输光纤L4和电导体L5均集成于海底光缆中，其中，传输光纤L1、传输光
7.根据权利要求1或6所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述传输光纤L1和传输光纤L4的长度相等，传输光纤L2和传输光纤L3的长度相等；且传输光纤L1和传输光纤L2的长度之和与传输光纤L3和传输光纤L4的长度之和相等。
8.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述拉曼泵浦单元，输出以下三种形式之一的多波长拉曼泵浦激光：14xx nm波段的激光，或13xx nm和14xxnm两个波段的激光，或12xx nm、13xx nm和14xx nm三个波段的激光。
9.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述功率放大器、前置放大器和中继放大器采用掺铒光纤放大器、镱铒共掺光纤放大器或其它类型的掺杂介质光放大器。
10.一种远程传输方法，其特征在于，所述方法通过如权利要求1-9中任一所述的光纤水听器阵列远程传输系统实现。
...【技术特征摘要】
1.一种光纤水听器阵列远程传输系统，用于光纤水听器阵列离岸超过150km的远程宽带光传输，其特征在于，所述系统包括：干端的光发射模块、光接收模块、拉曼泵浦单元和状态管理单元，及湿端的中继放大器和光纤水听器阵列；
2.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述中继放大器包括下行放大单元和上行放大单元。
3.根据权利要求2所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述光发射模块包括光发射单元和功率放大器；其中，
4.根据权利要求2所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述光接收模块包括：前置放大器和光接收单元，其中，
5.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述系统还包括远程供电单元，通过电导体l5与中继放大器连接，通过信号连接状态管理单元，所述远程供电单元为高压恒流源，用于实现远程供电。
6.根据权利要求5所述的光纤水听器阵列远程传输系统，其特征在于，所述传输光纤l1、传输光纤l2、传输光纤l3、传输光纤l4和电导体l5均集成于海底光缆...
【专利技术属性】
技术研发人员：克金龙，黄晓砥，张波，李风华，于小涛，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：
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